[논문]다이캐스팅 공정으로 제조한 ADC12 알루미늄 합금의 물성 향상 및 진공 열처리 효과

조지훈; 함다슬; 오성찬; 차수연; 강현철

doi:10.6111/jkcgct.2021.31.1.024

다이캐스팅 공정으로 제조한 ADC12 알루미늄 합금의 물성 향상 및 진공 열처리 효과
Effect of vacuum annealing and characterization of diecast ADC12 aluminum alloys 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.31 no.1, 2021년, pp.24 - 31

조지훈 (조선대학교 재료공학과) , 함다슬 (조선대학교 재료공학과) , 오성찬 (조선대학교 재료공학과) , 차수연 (조선대학교 재료공학과) , 강현철 (조선대학교 재료공학과)

초록
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최적의 조건에서ADC12 알루미늄 합금을 다이캐스팅 기법으로 제조하여 구조적, 기계적, 열적 성질을 연구하였다. 또한 진공에서 후속 열처리한 ADC12 알루미늄 합금의 기계적 물성 변화를 규명하였다. 방사광 X-선 회절 및 energy dispersive X-선 화학조성 분석법을 통하여 ADC12 합금은 알루미늄 기저에 알루미늄과 구리의 화합물인 Al2Cu 및 AlCu3 상이 결정질 형태로 분포하고 있음을 규명하였다. 대표적인 기계적 물성값인 인장강도와 연신율은 각각 307.9 ± 9.1 MPa와 2.98 ± 0.62 %이다. 기존 보고보다 우수한 열전도도(129.3 ± 0.27 W/m·K)와 비이커스 경도값(Hv = 130)을 나타낸다. 후속 열처리 결과, 200℃까지는 기계적 물성치가 일정하게 유지되었으나, 이후 500℃까지 열처리 온도를 증가시킬 경우에는 인장강도와 비이커스 경도가 점진적으로 감소하였다. 이는 열처리 도중 미세조직이 안정화되면서 인성과 연성이 향상되었기 때문이다.

Abstract ▼ AI-Helper

We report structural, mechanical, and thermal properties of diecast ADC12 aluminum alloys characterized using synchrotron X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray (EDX) analysis, thermal conductivity (λ), Vickers hardness (Hv), and stress-strain measurements. We also studied the effect of post-annealing performed in a vacuum atmosphere on the mechanical properties of diecast ADC12 alloys. EDX and XRD results revealed that Al2Cu and AlCu3 grains are formed, well dispersed in Al base and highly crystalline. Ultimate tensile strength (UTS) of 307.9 ± 9.1 MPa and elongation of 2.98 ± 0.62 % were estimated. λ was 129.3 ± 0.27 W/m·K and Hv was approximately 130. Both values were significantly higher than the reported values. At annealing temperatures ranging from 25 to 200℃, UTS and Hv values remained constant, while as the annealing temperature increased to 500℃, these values gradually decreased. This is because stabilization of the microstructure improves toughness and ductility.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1 Parameters of diecasting process for ADC12 alloy
$Fig. 1. XRD profile of the ADC12 alloy sample produced by the diecasting process. Bragg diffractions of Al and Si polycrys-tals are observed. Note that the Bragg diffractions of Au<sub>2</sub>Si and AuCu<sub>3</sub> alloys are detected. The XRD profile of the ADC12 ingot sample was also displayed for comparison.$ 그림 Fig. 1. XRD profile of the ADC12 alloy sample produced by the diecasting process. Bragg diffractions of Al and Si polycrys-tals are observed. Note that the Bragg diffractions of Au₂Si and AuCu₃ alloys are detected. The XRD profile of the ADC12 ingot sample was also displayed for comparison.
그림 Fig. 2. θ-rocking curve of the (a) Al(111), (b) Si(111), and (c) AlCu₃(111) Bragg peaks. The Al domain showed a preferred orientation, while the Si and AlCu₃ domains showed a mosaic distribution.
그림 Fig. 3. Comparison of SEM image and EDX mapping results obtained from ADC12 ingot and diecast samples. Dispersion of Si, Cu, and Fe atoms can be clearly distinguished. Note that the dispersion of O atoms implies localized passivation of diecast ADC12 sample. The length of the scale bar is 50 μm.
그림 Fig. 4. Strength-elongation curve of (a) ADC12 ingot and (b) diecast samples.
그림 Fig. 5. Thermal conductivity results of diecast samples measured at (a) 25, (b) 100, (c) 200, and (d) 300 ºC.
그림 Fig. 6. Change in thermal conductivity of diecast samples as a function of temperature.
그림 Fig. 7. Strength-elongation curves of diecast samples annealed at (a) 400 ºC and (b) 500 ºC. (c) A plot of changes in ultimate ten-sile strength and elongation as a function of annealing temperature.
그림 Fig. 8. Vickers hardness of diecast samples as a function of annealing temperature.

참고문헌 (19)

C.-W. Kim, Y.-C. Kim, J.-H. Kim, J.-I. Cho and M.-S. Oh, "Effect of alloying elements on the thermal conductivity and casting characteristics of aluminum alloys in high pressure die casting", Korean J. Met. Mater. 56 (2018) 1.

상세보기
S. Das, A.R. Siddiqui and V. Bartaria, "Evaluation of aluminum alloy brake drum for automobile application", Int. J. Sci. Technol. Res. 2 (2013) 96.
M. Okayasu, Y. Ohkura, S. Takeuchi, S. Takasu, H. Ohfuji and T. Shiraishi, "A study of the mechanical properties of an Al-Si-Cu alloy (ADC12) produced by various casting processes", Mater. Sci. Eng. A 543 (2012) 185.

상세보기
R.N. Lumley, D. Viano, J.R. Griffiths and C.J. Davidson, "The effect of heat treatment on tensile, fatigue and fracture resistance of ADC3, ADC10, and ADC12 alloys", Proc. 12th International Conference on Aluminium Alloys (2010) 345.
Y.K. Kim, M.J. Kim, S.K. Kim, Y.O. Yoon and K.A. Lee, "Microstructure, tensile strength, and high cycle fatigue properties of Mg+Al 2 Ca added ADC12 (Al-Si-Cu) alloy", Trans. Mater. Process. 26 (2017) 306.

원문보기 상세보기
A.Z. Syahrial, L.P. Puspita, D. Dhaneswara and B.W. Utomo, "Effect of Sr addition on the microstructure and mechanical properties of ADC12/nano Al 2 O 3 composites produced by stir casting method", AIP Conf. Proc. 1964 (2018) 020015.
J.-H. Son, S.-K. Oh, D.-B. Kim and C.-W. Han, "Properties evaluation on aluminum for die-casting (ADC 12) to packing case of composite sensor", J. Kor. Soc. Ind. Appl. 9 (2006) 141.
S. Dong, Y. Iwata, Y. Sugiyama and H. Iwahori, "Cold crack criterion for ADC12 aluminum alloy die casting", Mater. Trans. 51 (2010) 371.

상세보기
J.-C. Jang and K.S. Shin, "Effects of Ni and Cu addition on tensile properties and thermal conductivity of high pressure die-cast Al-6Si alloys", Korean J. Met. Mater. 58 (2020) 217.

상세보기
G.-Y. Yeom, H.K. Lim, S.K. Kim, S.-K. Hyun and Y.-O. Yoon, "Effects of Mg enhancement and heat treatment on microstructures and tensile properties of Al 2 Ca-added ADC12 die casting alloys", J. Mater. Sci. Technol. 32 (2016) 1043.

상세보기
M. Okayasu, S. Takeuchi, M. Yamamoto, H. Ohfuji and T. Ochi, "Precise analysis of microstructural effects on mechanical properties of cast ADC12 aluminum alloy", Mater. Trans. A 46A (2015) 1597.
Y.-S. Lee, Y. Makino, J. Nitta and E. Lee, "Influence of continuous casting speeds on cast microstructure and mechanical properties of an ADC14 alloy", Metals 10 (2020) 625.

상세보기
M. Okayasu, Y. Miyamoto and K. Morinaka, "Material properties of various cast aluminum alloys made using a heated mold continuous casting technique with and without ultrasonic vibration", Metals 5 (2015) 1440.

상세보기
M. Okayasu, S. Yoshifuji, M. Mizuno, M. Hitomi and H. Yamazaki, "Comparison of mechanical properties of die cast aluminium alloys: cold v. hot chamber die casting and high v. low speed filling die casting", Int. J. Cast Metal Res. 22 (2009) 374.

상세보기
R.N. Lumley, N. Deeva and M. Gershenzon, "The optimization of strength and ductility in heat treated ADC12 alloys", Proc. 12th International Conference on Aluminium Alloys (2010) 2197.
S.-W. Kang, K.-S. Park, E.-H. Oh, J.-I. Shim and H.-S. Kim, "Change of mechanical properties during heat treatment of diecast ADC12 alloy", J. Kor. Foundry Soc. 36 (2016) 88.

원문보기 상세보기
H.C. Kang, S.H. Seo and D.Y. Noh, "X-ray scattering study on the structural evolution of AlN/sapphire (0001) films during radiofrequency sputter growth", J. Mater. Res. 16 (2001) 1814.

상세보기
R. Marstatt, M. Krutzlinger, J. Luderschmid, M.F. Zaeh and F. Haider, "Formation of a diffusion-based intermetallic interface layer in friction stir welded dissimilar AlCu lap joints", IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 181 (2017) 012002.

상세보기
J.-S. Shin, K.-T. Kim, S.-H. Ko, D.-J. An and M.-H. Kim, "Design and evaluation of aluminum casting alloys for thermal managing application", J. Kor. Foundry Soc. 33 (2013) 22.

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